Металлы. Общие свойства металлов презентация

окисления (+1 и +2);
– основной характер оксидов, за исключением бериллия.

Расположение металлов в периодической системе Д.И. Менделеева

свинец Pb) и VA (сурьма Sb и висмут Bi) групп.

Свойства:
– образование химических связей осуществляется s- и p-электронами в процессе их возбуждения и гибридизации орбиталей;
– оксиды p-металлов проявляют амфотерный характер;
– основные оксиды образуют только p-элементы IIIA группы пятого и шестого периодов – индий In и таллий Tl.

и достраивающих d-подуровень предпоследнего слоя при уже заполненном внешнем ns-подуровне.

Свойства:
– в образовании химических связей у атомов d-металлов могут принимать участие как s-, так и d-электроны. Все d-элементы, кроме Zn и Cd, обладают переменной степенью окисления;
– характер оксидов d-металлов зависит от степени окисления: оксиды низшей степени окисления имеют основной характер, средней - амфотерный, высшей – кислотный.

и 5f при заполненном внешнем уровне 6s2 и 7s2.

Сложное строение электронных оболочек f-металлов сказывается на их свойствах:
– f-металлы проявляют устойчивую степень окисления +3, при возбуждении возможны и более высокие степени окисления;
– f-металлы обладают высоким сродством к кислороду и образуют устойчивые оксиды типа R2O3.

высокой температурой плавления, относительно высокой твердостью, часто имеют - полиморфизм.

металлы - температура плавления выше Fe (1539оС) - добавки легированных сталей и основы для соответствующих сплавов.
Урановые металлы - актиниды - для сплавов атомной энергетики.
Редкоземельные металлы (РЗМ) – лантан , церий, неодим, празеодим и др. - лантаноиды + иттрий и скандий. Близки по химическим, различаются по физическим свойствам. Присадки к сплавам других элементов.
Щелочноземельные металлы. В свободном состоянии применяются в особых случаях (теплоносители в атомных реакторах).

низкой температурой плавления, отсутствием полиморфизма.

- Ag, Au, платиновая группа (Pt, Pd, Ir (иридий), Rh (родий), Os (осмий), Ru (рутений)), "полублагородная" медь. Высокая устойчивость против коррозии.
Легкоплавкие металлы - Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, Tl (таллий), Sb (сурьма), элементы с ослабленными металлическими свойствами: Ga (галлий), Ge (германий).

виде соединений: оксидные (Fe3O4 –
магнетит), карбонатные
(CaCO3 – известняк),
фосфатные, силикатные,
алюмосиликатные (K2O×Al2O3×6SiO2 – полевой шпат или ортоклаз),
сульфидные (HgS – киноварь) и галидные
(NaCl – галит, каменная или поваренная соль).

Cr, Mo, W)
координационное число: к.ч. = 8
плотность упаковки: ρ = 68 %

Ag, Ni, Pb, Cu, Ca, Ir, Pt, Pd, Au).
к.ч. = 12
ρ = 74 %

12тью атомами, находящимися на одинаковом расстоянии от центрального атома (Be, Mg, Cd, Hg, Zn, Sc, Y, La,Ti, Hf, Zr, Tc, Re, Ru, Os).
к.ч.=12
ρ = 74 %

при более высоких температурах.

Например, железо может существовать в виде четырех полиморфных модификаций α−, β−, γ−, δ−Fe.
Модификации α−, β−, δ−Fe отличаются друг от друга температурными интервалами устойчивости и магнитными свойствами, но имеют одинаковую объемноцентрированную кубическую решетку.
Модификация γ−Fe, устойчивая в интервале 910-1401°С, имеет гранецентрированную кубическую решетку.

щелочные.

3. Температура плавления
t > 1000оC тугоплавкие
t < 1000оC легкоплавкие
tпл (Hg) = –39оС; tпл (W) = 3420оС

2. Непрозрачность/металлический блеск
Все металлы серого цвета, кроме Cu, Cs, Au.
Al и Mg имеют блеск в порошкообразном состоянии.

– легкие металлы (щелочные, щелочно-земельные, Be, Al, Sc, Y, Ti).
ρ > 5 г/см3 – тяжелые металлы

5. Пластичность (ковкость)
Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe
уменьш.

Из 1 г золота можно вытянуть проволоку длиной 34,2 м. Можно получить золотую фольгу толщиной 0,0001 мм, что в 500 раз тоньше волоса).

Co, Ni)

7. Высокая тепло- и электропроводность
Наибольшая Ag, Cu
Наименьшая Pb, Hg

СО
ZnО + С = Zn + СО Fе2О3 + 3СО = 2Fе + 3СО2
— H2
WO3 + 3H2 =W + 3H2O СоО + Н2 = Со + Н2О

С = СО + Zn

Металлотермия
— алюминотермия
4Аl + 3МnО2 = 2А12О3 + 3Мn
— магнийтермия
TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti (Mn, Cr, Ti, Мо, W)

CuSО4 + Fe = FeSO4 + Cu

Электрометаллургия
Электролиз расплава:

NaCl расплав Na + Cl2↑
 К(–): Na+ А(+): Cl–
Na++ ē → Na  2Cl– – 2ē → Cl2↑

Cu + O2↑ + H2SO4
 
К(–): Cu+2, H2O А(+): SO42–, H2O
ϕо 0.34 > –0.41 2.05 > 1.23

Cu+2 + 2ē → Cu 2H2O – 4ē → 4H+ + O2↑
2H+ + SO42– → H2SO4

и переплавка в вакууме
(W, Mo, Re)

Ni(CO)4 (t = 42°C)
тетракарбонил Ni
Fe + 5CO Fe(CO)5 (t = 105°C)
пентакарбонил Fe

Йодидный способ (Ti, Zr)

Ti(загрязненный) + 2I2 TiI4 (t = 100-200°C)
TiI4 Ti(чистый) + 2I2 (t = 1500°C)

Au.

4Li + O2 = 2Li2O оксид лития
2Cu + O2 = 2CuO оксид меди

CaH2 (SrH2, BaH2)
гидриды

Гидриды щелочных металлов малоустойчивы, обладают восстановительными свойствами.

Cl2 = MgCl21- хлорид магния

взаимодействует только литий:
6Li + N2 = 2Li3N (250°C) нитрид лития
2Li + 2C = Li2C2 (600°C) карбид лития
4Li + Si = Li4Si (600-700°C, примесь Li2Si)

Металлы II группы:
Са + С = СаС2 карбиды
3Mп + N2 = Mg3N2 нитриды

t

t

H2O = NaOH + ½ H2↑
При переходе от Li к Cs интенсивность реакции увеличивается, цезий взаимодействует с водой наиболее бурно.
Металлы II группы: Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Be и Mg взаимодействуют медленно из-за обволакивания металлов образующимися гидроксидами.

его из разбавленных кислот, кроме азотной кислоты:
2HClразб.+ Zn = ZnCl2 + H2↑
H2SO4разб.+ Fe = FeSO4 + H2↑

С конц. H2SO4 и разб. и конц. HNO3 взаимодействуют все Ме, кроме Au и Pt.
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

+ 2NaOH + 2Н2О = Na2[Zn(OH)4] + H2↑

2Al+6NaOH+6Н2О = 2Na2[Al(OH)6]+3H2↑

СuSO4 + SO2↑ + 2Н2О

решетка металла-растворителя; б – твердый раствор замещения; в – фаза со сверхструктурой; г – твердый раствор внедрения.